焊接缺陷及其質(zhì)量檢驗

產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)的生命"良好的船舶建造質(zhì)量是保證船舶安全航行與作業(yè)的重要條件"船體的結(jié)構(gòu)強度要求焊縫保證一定的強度,能承受強風(fēng)浪的沖擊"如果焊接接頭存在嚴重的焊接缺陷,在惡劣的環(huán)境下,就有可能造成部分結(jié)構(gòu)斷裂;甚至引起斷船沉沒的重大事故"據(jù)對船舶脆斷事故調(diào)查表明,40%的脆斷事故是從焊縫缺陷處開始的"筆者所接觸的船廠,在造船質(zhì)量方面存在的主要問題就是焊縫質(zhì)量的缺陷"因此,焊接質(zhì)量檢驗尤為重要,做到及早發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,對焊接接頭的質(zhì)量做出客觀的評價;把焊接缺陷限制在一定的范圍內(nèi),以確保船舶航行安全和水上人命財產(chǎn)安全"

2焊接缺陷

焊接缺陷的種類較多,按其在焊縫中的位置不同,可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷"常見的焊接外部缺陷有:焊縫外形尺寸和形狀不符合要求!咬邊!焊瘤!弧坑!表面氣孔!表面夾渣及焊接裂紋等;內(nèi)部缺陷有:氣孔!夾渣!焊接裂紋!未焊透等"在船舶建造過程中,影響焊接質(zhì)量的因素很多,如鋼材和焊條質(zhì)量,坡口加工和裝配精度,坡口表面清理狀況;及焊接設(shè)備!工藝參數(shù)!工藝規(guī)程!焊接技術(shù)!天氣狀況等等"任何一個環(huán)節(jié)處理不當;都會產(chǎn)生焊接缺陷,影響焊縫質(zhì)量"應(yīng)要求焊工了解各類焊接缺陷產(chǎn)生的原因及防止措施"

2.1焊縫外形尺寸和形狀

焊縫外表高低不平,焊波寬窄不齊,成形粗劣,焊縫外形尺寸過大等均屬焊縫外形尺寸或形狀不符合要求"產(chǎn)生的原因主要是焊件坡口角度不對,裝配間隙不均,焊接電流過大或過小,運條速度和角度不當?shù)?quot;防止措施是改善上述不足,尤其是填角焊更要經(jīng)常注意焊條與母材的角度,以保證焊縫成形均勻一致"

2.2咬邊

由于焊接參數(shù)選擇不當,或操作工藝不正確,使焊縫邊緣留下的凹陷,稱為咬邊"咬邊會減小母材的工作截面"并可能在咬邊處造成應(yīng)力集中"船體的重要結(jié)構(gòu)和船用高壓容器!管道等,均不允許存在咬邊"產(chǎn)生咬邊的原因有焊接電流太大,運條速度過快或手法不穩(wěn),在填角焊時,造成咬邊的主要原因是運條角度不準電弧拉得太長"防止產(chǎn)生咬邊的措施是選擇合適的焊接電流和運條手法,填角焊應(yīng)隨時注意控制焊條角度和電弧長度"

2.3焊瘤

在焊接過程中,熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬流"常出現(xiàn)在立!橫!仰焊焊縫表面,或無襯墊單面焊雙面成形焊縫背面"焊縫表面存在焊瘤會影響美觀,易造成表面夾渣"產(chǎn)生焊瘤的主要原因是運條不均"操作不夠熟練,造成熔池溫度過高液態(tài)金屬凝固緩慢下墜;因而在焊縫表面形成金屬瘤"立!仰焊時,采用過大的焊接電流和弧長,也有可能出現(xiàn)焊瘤"防止產(chǎn)生焊瘤的主要措施是掌握熟練的操作技術(shù)!嚴格控制熔池溫度,立!仰焊時,焊接電流應(yīng)比平焊小10%~15%,使用堿性焊條時,應(yīng)采用短弧焊接;保持均勻運條"

2.4弧坑

弧焊時由于斷弧或收弧不當,在焊道末端形成的低洼部分稱為弧坑"由于弧坑低于焊道表面,且弧坑中常伴有裂紋和氣孔等缺陷,因而該處焊縫嚴重削弱"產(chǎn)生弧坑的原因是熄弧時間過短,或焊接突然中斷,焊接薄板時電流過大"防止產(chǎn)生弧坑的主要措施是在手工焊收弧時,焊條應(yīng)作短時間停留或作幾次環(huán)形運條"

2.5氣孔

焊接時,熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而形成空穴"由于氣孔的存在,焊縫的有效截面減小,過大的氣孔會降低焊縫的強度,破壞焊縫金屬的致密性"產(chǎn)生氣孔的主要原因是坡口邊緣不清潔,有水份!油污和銹跡,焊條或焊劑未按規(guī)定進行烘焙,焊芯銹蝕或藥皮變質(zhì)!剝落等"防止產(chǎn)生氣孔的主要措施有選擇合適的焊接電流和焊接速度,認真清理坡口邊緣水份!油污和銹跡,嚴格按規(guī)定保管!清理和烘焙焊接材料,不使用變質(zhì)的焊條,當發(fā)現(xiàn)焊條藥皮變質(zhì)!剝落或焊芯銹蝕時,應(yīng)嚴格控制使用范圍"

2.6夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣"和氣孔一樣,由于夾渣的存在,焊縫的有效截面減小,過大的夾渣也會降低焊縫的強度和致密性"產(chǎn)生夾渣的主要原因是焊件邊緣有氧割或碳弧氣刨熔渣,坡口角度或焊接電流太小,或焊接速度過快"在使用酸性焊條時,由于電流小或運條不當形成/糊渣0;使用堿性焊條時,由于電弧過長或極性不正確也會造成夾渣"防止產(chǎn)生夾渣的主要措施是正確選擇坡口尺寸,認真清理坡口邊緣"選用合適的焊接電流和焊接速度,運條擺動要適當"多層焊時,仔細觀察坡口兩側(cè)熔化情況,每一層都要認真清理焊渣"

2.7未焊透

焊接過程中,接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象稱為未焊透"還有一種未熔合的情況,即在焊接過程中,由于焊接電流過大,焊條熔化過快,一旦操作不當,焊件邊緣或者前一道焊層未能充分受熱熔化,熔敷金屬卻已覆蓋上了,造成熔敷金屬未能很好和焊件邊緣熔合在一起"未焊透是一種比較危險的缺陷,焊縫出現(xiàn)間斷或突變部位,焊縫強度大大降低,甚至引起裂紋,因此,船體重要結(jié)構(gòu)均不允許存在未焊透,一經(jīng)發(fā)現(xiàn),應(yīng)予鏟除!重新修補"產(chǎn)生未焊透的主要原因是焊件裝配間隙或坡口角度太小,焊件邊緣有較厚的銹蝕,焊條直徑太大,電流太小,運條速度過慢以及電弧太長!極性不正確等等"防止產(chǎn)生未焊透的措施有合理選用焊接電流和速度,正確選取坡口尺寸,封底焊清根要徹底,運條擺動要適當,密切注意坡口兩側(cè)的熔化情況"

2.8焊接裂紋

它是船舶建造過程中,各類裂紋的總稱"在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下,焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成新界面產(chǎn)生的裂縫"通常分為熱裂縫和冷裂縫"熱裂縫是指在焊接過程中,焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋,又稱高溫裂縫"其特點是焊后立即可見,且多發(fā)生在焊縫中心,沿焊縫長度方向分布"產(chǎn)生熱裂縫的主要原因是焊接熔池中存在有低熔點雜質(zhì),由于雜質(zhì)熔點低,結(jié)晶凝固最晚,而且凝固以后的塑性和強度又極低,因此當外界結(jié)構(gòu)拘束力足夠大時,由于焊縫金屬的凝固收縮以及不均勻的加熱和冷卻作用,熔池中的低熔點雜質(zhì)或在凝固的過程中就被拉開,或凝后不久被拉開,造成晶間開裂,即熱裂縫"防止產(chǎn)生熱裂縫的主要措施是認真把好材料關(guān),凡用于建造船舶結(jié)構(gòu)的鋼材和焊接材料,都必須有驗船部門的認可證書;嚴格控制焊接工藝參數(shù),減慢冷卻速度,遵守工藝規(guī)格,適當提高焊縫形狀系數(shù);盡可能采用小電流多層多道焊,以避免焊縫中心產(chǎn)生裂縫;認真執(zhí)行工藝規(guī)程,選取合理的焊接程序,以減少焊接應(yīng)力"冷裂縫一般指焊接接頭冷卻到較低溫度時所產(chǎn)生的裂縫"這類焊縫可能焊后立即出現(xiàn),也可能延遲幾小時,幾天甚至更長時間"焊縫和熱影響區(qū)均可能產(chǎn)生冷裂縫"主要原因是在焊接熱循環(huán)作用下,熱影響區(qū)生成了淬硬組織,焊縫中存在過量的擴散氫,且具有濃集的條件,接頭承受有較大的拘束應(yīng)力"防止產(chǎn)生冷裂縫的主要措施是選用低氫型焊條,減少焊縫中擴散氫的含量;嚴格遵守焊接材料的保管!烘焙!使用制度,謹防受潮;仔細清理坡口邊緣的油污!水份和銹跡,減少氫的來源;采用合理的施焊程序,采用分段退焊法等等,減小焊接應(yīng)力"焊接裂紋是接頭中最危險的一種焊接缺陷"結(jié)構(gòu)破壞多從裂縫處開始"一經(jīng)發(fā)現(xiàn),應(yīng)查明原因,徹底清除,然后給予修補"

3檢驗

焊縫缺陷的存在,嚴重影響著船體的強度和密蔽性,因此利用不同方法對船舶焊縫進行檢驗,是保證船體建造質(zhì)量的主要措施"焊接質(zhì)量的檢驗方法,一般分無損檢驗和破壞檢驗兩大類,采用何種方法,主要根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求和有關(guān)規(guī)范的規(guī)定"無損檢驗方法常見的有外觀檢查!密性試驗和無損探傷等"外觀檢查是一種常用的簡便質(zhì)量檢驗方法,能夠發(fā)現(xiàn)焊縫表面咬口!氣孔!夾渣!焊接裂紋!弧坑!焊瘤以及焊縫的外形尺寸和形狀不符合要求等外部缺陷"密性試驗是一種檢驗船體致密性的試驗方法"試驗可根據(jù)船體結(jié)構(gòu)不同的部分,分別采取灌水!充氣!沖水!真空或煤油試驗等方法"無損探傷分滲透檢驗!磁粉探傷!超聲波探傷和射線照相探傷"破壞檢驗方法是用機械方法在焊接接頭(或焊縫)上截取一部分金屬,加工成規(guī)定的形狀和尺寸,然后在專門的設(shè)備和儀器上進行破壞試驗"依據(jù)試驗結(jié)果,可以了解焊接接頭性能及內(nèi)部缺陷情況,判斷焊接工藝正確與否"經(jīng)檢驗,船體結(jié)構(gòu)焊縫超過質(zhì)量允許限值時,應(yīng)首先查明產(chǎn)生缺陷的原因,確定缺陷在工件上的部位"在確認允許修補時,再按規(guī)定對焊縫進行修正。